可喜可賀,YF-130型500噸級液氧煤油發(fā)動機首次整機試車成功! 作為中國未來推力最大的發(fā)動機,YF-130的一舉一動始終受到大家密切關(guān)注,而現(xiàn)在終于試車成功! 它由航天科技集團六院自主研制,采用世界上最大的補燃循環(huán)發(fā)動機推力室,其推力是現(xiàn)役120噸級液氧煤油發(fā)動機的四倍以上。而所謂補燃循環(huán)也被稱為閉式循環(huán),或“部分”分級燃燒循環(huán),指的是推進劑流經(jīng)多個燃燒室,從而分階段燃燒。 通常,該類型火箭發(fā)動機的推進劑需流經(jīng)兩種燃燒室;第一個稱為預(yù)燃器,第二個稱為主燃燒室。在預(yù)燃室中,一小部分推進劑被部分燃燒,并且不斷增加的體積流量用于驅(qū)動渦輪泵,為發(fā)動機提供推進劑。然后將氣體注入主燃燒室并與其他推進劑完全燃燒以產(chǎn)生推力。 上圖:YF-130的結(jié)構(gòu)示意圖 而采用分級燃燒循環(huán)主要目的,是提升燃燒室室壓,配套使用更大膨脹比的噴嘴,提升發(fā)動機的比沖,更為接近燃料的理論比沖極限。 但縱觀世界航天史,單論推力指標,還是60年前美國土星五號的,開式循環(huán)液氧煤油發(fā)動機F-1,與前蘇聯(lián)的RD-170發(fā)動機。 前者推力680噸,后者推力740噸級。但綜合多個指標來看,YF-130毫無疑問達到了世界一流水平,是世界上推力最大的雙推力室液氧煤油發(fā)動機。 例如F-1,其推力雖遠超YF-130,但卻是開式循環(huán),即只有一個燃燒室,因此其燃氣發(fā)生器循環(huán)產(chǎn)生的廢氣會直接排放,導致其比沖只有263秒。 而YF-130作為分級燃燒循環(huán),也常稱為“閉式循環(huán)”,其主要優(yōu)勢是所有燃氣和熱量都通過燃燒室排出,基本無損失,比沖高達309秒。誰勝誰負,一目了然。 上圖:RD-170 RD-170就更不用說了,它的推力確實非常恐怖,高達740噸,但其重量卻同樣不可小覷,達到9.7噸,是YF-130的1.6倍,還有四個噴嘴,比沖與YF-130一樣,同為309秒。 因此咱們可以看出,在其他參數(shù)一樣的情況下,RD-170的重量是YF-130的1.6倍,推力卻不足YF-130的1.5倍,想來還是YF-130略勝一籌。 上圖:YF-130 但別看YF-130這么優(yōu)秀,未來卻不一定是主力。眾所周知,YF-130在長征九號最初的版本,也就是網(wǎng)友口中的11版里,用于一子級助推器,可以使長征九號起飛級總推力達到5873噸。 此外,二子級配置2臺YF-90型220噸級氫氧發(fā)動機,三子級配置4臺YF-79型25噸級高空氫氧發(fā)動機。三種發(fā)動機合起來,被稱為中國未來深空探測(載人登月和登火)的“三大神器”。 并且據(jù)報道,其中YF-90已完成了主要關(guān)鍵技術(shù)的初步突破,正在開展半系統(tǒng)試驗。而YF-79更是早已完成全系統(tǒng)試車。此外,這一版本的“長九”火箭殼體、整流罩以及級間環(huán)等也都早已下線。真可謂萬事俱備,只欠東風。 只是可惜長征九號又陸續(xù)推出不少新方案,正逐步向重復(fù)使用方向發(fā)展。例如最新的35版長征九號,其采用兩級串聯(lián)構(gòu)型,分為5米直徑與10米直徑兩個系列,且能重復(fù)使用50至100次。 而長征九號的兩級可重復(fù)使用版本,將在第一級使用26個200噸級液氧甲烷發(fā)動機。之所以選擇液氧甲烷發(fā)動機,是因為它擁有無毒環(huán)保、高可靠、高性能、低成本、易操作、可重復(fù)使用等特點。這是液氧甲烷發(fā)動機獨有的優(yōu)勢。 并且令人驚喜的是,35版長征九號將可能現(xiàn)身第14屆珠海航展。通過這次珠海航展上的長九模型可以看到,其中間部位有4個很明顯的格柵舵。據(jù)猜測格柵舵會在一級返回時打開,并通過繩索攔截阻降技術(shù),回收一級箭體。 上圖:紅框部分便是一級火箭的格柵舵 因此,在“長九”的新構(gòu)型里,沒有YF-130的位置。就連初級版本的長征九號,也可能只是用于短期的過渡。當然,對于登月來說,11版長征九號就足夠了,只是苦了YF-130。 但即便如此,YF-130的潛力依舊不可小覷。就例如脫胎于RD-170的RD-180,性能稍遜于YF-130,歐美也一直用的很好,給俄羅斯賺取了大量的外匯,而歐美自然也沒少被俄羅斯用這款發(fā)動機卡脖子。 |
|